Personalización de virus para combatir bacterias seleccionadas

La idea de usar virus para matar las bacterias que causan enfermedades no es nueva. Sin embargo, ajustarlos para atacar bacterias específicas consume mucho tiempo y es costoso. Ahora, los ingenieros biológicos han ideado un sistema que hace que sea mucho más fácil ajustar los genomas de los virus que comen bacterias para atacar patógenos específicos.
El nuevo sistema personaliza los fagos (que se muestran en amarillo) para atacar selectivamente bacterias específicas.
Crédito de la imagen: Christine Daniloff / MIT

En el corazón del sistema "mezclar y combinar" se encuentra un andamiaje genético estandarizado de un bacteriófago, un virus que "come" bacterias. La idea es que al intercambiar genes dentro y fuera del andamio, los científicos podrán crear fagos personalizados para atacar a cualquier tipo de bacteria patógena.

El nuevo sistema es la creación de un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y se presenta en un documento publicado en la revista Sistemas celulares.

El autor principal Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática e ingeniería biológica, dice:

"Estos bacteriófagos están diseñados de una manera relativamente modular. Puede tomar genes, intercambiarlos y obtener un fago funcional que tenga nuevas propiedades".

Él y sus colegas esperan que el sistema ayude a crear fagos que eliminen las bacterias para las cuales no existen antibióticos efectivos.

También lo ven útil en otras áreas, por ejemplo, para "editar" poblaciones mixtas de bacterias, como las que se encuentran en el intestino. El tracto digestivo humano alberga trillones de células bacterianas. Algunas de las especies en este microbioma intestinal son amigables y ayudan a la digestión, pero otras causan enfermedades.

Golpear el intestino con antibióticos para matar a las bacterias malas también mataría a los amigos. Existe una necesidad de una herramienta que entre y mata selectivamente solo a las malas.

"Los antibióticos pueden matar gran parte de la buena flora en su intestino", explica el Prof. Lu. "Nuestro objetivo es crear métodos eficaces y de espectro reducido para atacar a los patógenos".

El Prof. Lu dice primero que planean eliminar a ciertos miembros de las colonias bacterianas para ver qué papel desempeñan en el microbioma intestinal. Entonces:

"A largo plazo podría diseñar un fago específico que elimine ese error pero no mate a los otros, pero se necesita más información sobre el microbioma para diseñar efectivamente tales terapias".

Andamio genético estandarizado para personalizar los fagos más rápidamente

Muchos bacteriófagos están hechos de una región de cabeza unida a una cola que se engancha al objetivo. Para su estudio, el equipo comenzó con una familia de fagos conocida como T7. Estos atacan naturalmente Escherichia coli. Al intercambiar genes en la cola, crearon fagos que se dirigen a varios tipos de bacterias.

"Mantienen a la mayoría del fago igual y lo único que están cambiando es la región de la cola, que dicta cuál es su objetivo", dice el Prof. Lu.

Hasta ahora, los únicos fagos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) han sido para el tratamiento de productos alimenticios. Por ejemplo, los fagos purificados aprobados por la FDA se pueden usar como un aditivo antimicrobiano en productos de carne y aves de corral listos para comer para protegerlos contra Listeria.

El aislamiento de los fagos de origen natural adecuados para uso médico a partir de las aguas residuales y el suelo es tedioso y lleva mucho tiempo. Además, debido a que los diferentes tipos tienen organizaciones de genoma y ciclos de vida variados, suponen un desafío para la aprobación regulatoria y el uso clínico.

Al diseñar un andamiaje genético estandarizado para sus fagos, el equipo del MIT cree que han creado un proceso más simplificado, donde solo necesita intercambiar algunos genes para ajustar los fagos y buscar diferentes objetivos.

Los investigadores buscaron bases de datos de genomas de fagos para encontrar secuencias que codifican la cola de T7, que se conoce como gp17. Una vez que los encontraron, idearon una nueva forma de manipular genéticamente el genoma T7 para que el intercambio fuera menos laborioso.

Descubrieron que insertar el genoma viral en una célula de levadura, donde se encuentra como un "cromosoma artificial" junto con el propio genoma de la levadura, lo hace más accesible para el intercambio de genes, como explica el profesor Lu:

"Una vez que tuvimos ese método, nos permitió identificar fácilmente los genes que codifican las colas y diseñarlas o intercambiarlas dentro y fuera de otros fagos. Puede utilizar la misma estrategia de ingeniería una y otra vez, por lo que simplifica ese flujo de trabajo en el laboratorio."

En el estudio, el equipo del MIT mostró que podían diseñar fagos que se dirigen a cepas de bacterias Gram negativas, incluyendo Yersinia, Klebsiella y E. coli.

Existen pocos antibióticos nuevos contra las bacterias Gram-negativas, que incluyen microbios que causan muchas afecciones respiratorias, urinarias y gastrointestinales en los humanos, como neumonía, gastritis, sepsis y enfermedad del legionario.

'Un gran paso en el desarrollo de las terapias de fagos'

El nuevo sistema de mezclar y combinar también supera otra dificultad con el uso de fagos para tratar enfermedades. Los fagos tienden a infectar a un número limitado de cepas bacterianas, por lo que encontrar los correctos para enfermedades específicas lleva tiempo, e incluso entonces pueden no existir.

David Bikard, microbiólogo del Institut Pasteur de París, Francia, que no participó en el estudio, comenta sobre el trabajo:

"Este es un gran paso en el desarrollo de terapias de fagos con resultados predecibles y una buena demostración de lo que los enfoques de la biología sintética aportarán a la medicina en el futuro cercano".

El equipo también planea diseñar fagos para otras aplicaciones, como rociar cultivos o desinfectar alimentos. Como los fagos se basarían en un andamiaje genético idéntico, debería acelerar en gran medida el proceso de aprobación regulatorio, concluye el Prof. Lu.

El estudio sigue uno de otro equipo MIT que Noticias médicas hoy informado a principios de este año.En ese estudio, los investigadores diseñaron partículas llamadas fagémidos para ingresar y matar bacterias sin estallarlas para que no liberen toxinas que puedan producir efectos secundarios desagradables.

El descubrimiento de la malaria 'pionero' alberga esperanzas de nuevos tratamientos

La malaria fue responsable de aproximadamente 584,000 muertes en 2013, la mayoría de las cuales se produjeron en niños en África. Ahora, investigadores de la Universidad Estatal de Michigan afirman haber realizado un descubrimiento innovador sobre la malaria cerebral, una forma mortal de la enfermedad: es la inflamación del cerebro lo que hace que los niños mueran a causa de ella, un hallazgo que puede allanar el camino para nuevos tratamientos.

(Health)

Enfermedades transmitidas por los alimentos - La FDA publica folletos de seguridad

La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y el Servicio de Inspección y Seguridad Alimentaria del Departamento de Agricultura de EE. UU. (FSIS) se han asociado para crear seis folletos de seguridad alimentaria para diferentes grupos que son más susceptibles a las enfermedades transmitidas por los alimentos. Estos folletos se dirigen a adultos, receptores de trasplantes, mujeres embarazadas y personas con diabetes, VIH / SIDA o cáncer, en un esfuerzo por reducir el riesgo de enfermedades transmitidas por los alimentos.

(Health)